Sfaturi constructie SMPS

[elco]

O prima intrebare, din partea unui novice in constructia SMPS-urilor, cum este mai eficient sa realizam interfata dintre driverul SG3525 si IGBT-uri?

a) cu un transformator de separare (daca da, se gasesc gata construite si de vanzare?);

b) cu un circuit integrat driver gen IR2113.

 

Ceva pareri si sfaturi sunt binevenite.

O zi buna

[smilex]

Daca e vorba intradevar de novice, atunci trebuie sa stii ca IGBT sau MOS prezinta o capacitate la intrare. Acea capacitate trebuie invinsa printr-o crestere rapida a tensiunii iar cresterea rapida se face cu un curent mare. Sau mai bine zis, se poate face. Totusi, chiar daca driverul folosit are resurse foarte mari, rezistorul din poarta nu poate fi scazut oricat (vezi la teorie), deci este posibila si risipa inutila de resurse. Iesirile SG cu oarece indulgenta pot fi numita driveri. Dar o capacitate mica pot totusi comanda corect. IGBT au capacitati semnificativ mai mici decat a MOS uzuale pentru aceleasi performanta. Deci poate ca ar merge folosita ca atare, fara alti driveri dedicati.

Diferenta dintre trafo si flotanta este in principal izolarea galvanica. Flotanta impune aceiasi tensiune negativa (minusul) a comenzii cu tranzistoarele de putere. Trafo poate izola galvanic si deci nu mai e nevoie de opto, SG-ul poate fi alimentat chiar din tensiunea iesirii sursei. Sau poate avea aceiasi masa. De asemenea, trafo e mult mai putin riscant la aparitia buclelor de masa, chiar si la coincidenta minusului comenzii cu a IGBT.

Driveri se pot monta si in secundar trafo. Sau in primar trafo driver. De fapt, cum ziceam, te intereseaza cresteri/scaderi rapide pentru pierderi mai mici de comutatie si mai ales, pentru a evita coincidenta timpilor de conductie simultana. Un osciloscop e foarte potrivit ca dotare.

[elco]

Multumesc pentru raspunsuri.

 

Aveti idee, poate ati calculat, la o sursa SMPS cu capacitor serie in primarul transformatorului de putere, cam ce putere se poate stoarce ? Si cat sunt pierderile pe capacitor in comparatie cu cele consumate de infasurarea primara a transformatorului de putere a sursei SMPS ?

Sau - cu alte cuvinte - din care topologie SMPS se poate stoarce o putere cat mai mare?

[RockDok]

Banuiesc faptul ca intrebarea "cam ce putere se poate stoarce ?" se refera la randamentul sursei. Nu stiu in ce masura randamentul ar fi factorul cel mai important in proiectarea unei surse, vorbesc aici doar in ceea ce ma priveste, eu de exemplu incerc sa ating cele mai mici temperaturi de functionare posibile cu ventilatie naturala dar in primul si primul rind urmaresc un zgomot cit mai mic al sursei. Daca as atinge zgomotul unei baterii as fi cel mai fericit. Ce voiam sa spun este ca sursa ar trebui proiectata functie de aplicatia dedicata iar randamentul nu imi pare a fi chiar cel mai important criteriu.

[donpetru]

Un document util vis-a-vis de ultima intrebare postata aici:

Switch mode power supply transformer design.pdf

 

Si alte fisiere utile:

AN-4140 - Transformer Design Consideration for Offline Flyback Converters Using Fairchild Power Switch.pdf

Power Transformer Design.pdf

 

Website-uri:

 

a) Calcul transformator SMPS:

http://www.bcae1.com/trnsfrmr.htm

 

b) Current Transformer Design (un program care se poate descarca accesand URL-ul de mai jos):

http://www.mag-inc.com/design/software/current-transformer-design

 

c) Core Loss Calculation Inputs:

http://power.thayer.dartmouth.edu/coreloss_spec.html

[elco]

Oooo! Mersi pentru documentatii.

 

Vreau sa cumpar doua miezuri de ferita ca sa fac un SMPS de 1000W. Din ce am citit, ici si colo, credeti ca ar fi suficient un miez ETD44 ? Daca da, am vazut la tme.eu/ro miezuri de doua feluri: ETD44-3C90 si ETD44-3F3. Care este diferenta dintre ele ? Am citit ca trebuie achizitionata si o carcasa, bun, dar dupa ce le bag in carcasa, cum le rigidizez, ca sa stea prinse? E suficient cu clemele de legatura, nu exista pericolul sa vibreze miezul in functionare daca ma limitez doar la asta?

[DjLeco]

Miezul 3D90 este mai uzual pentru smps pina in 100kHz, desi merge peste, fara probleme.

 

3F3 este un miez recomandat la peste 100kHz.

 

Iti recomand 3C90.

[elco]

Mersi, dar cum se rigidizeaza miezul ? E suficient sa-l prind in cleme si atat?

Am desfacut mai demult un transformator dintr-o sursa ATX de vreo 250W, dar l-am incalzit si am vazut catre intre cele doua E-uri, avea un fel de pulbere si era legat cu banda galbena transformatorul. Unde gasesc banda de aia si cum au lipit ei E-urile de nu puteam sa le dezlipesc cu mana?

[donpetru]

@elco,

 

Un document util care descrie constructia transformatorului SMPS (inclusiv cu imagini) este documentul urmator, care, cred ca ar merita sa fie tradus in lb. romana si publicat in paginile Tehnium Azi, la sectiunea Articole - dar cine se ofera ? As face eu asta, dar am alte prioritati momentan, deci, nu pot sa le fac pe toate.

 

Wurth_Cookbookfor_SMPS_TransformerDesign.pdf

[jack_roby2008]

Am o intrebare, putin ciudata, dar cred in optimismul meu.

 

Saptamana trecuta am trecut la realizarea unei surse SMPS auto su SG3525. Partea cea mai importanta este transformatorul, in cazul meu un tor de ferita de la Ferroxcube TX102/66/15 (caracteristici : http://www.ferroxcube.com/FerroxcubeCorporateReception/datasheet/tx1026615.pdf ).

 

Din graba, din entuziasmul de a termina proiectul, nu am observat ca materialul folosit este 3C11 - recomandat pt filtre EMI (caracteristici material 3c11: http://www.ferroxcube.com/FerroxcubeCorporateReception/datasheet/3c11.pdf).

 

Continui cu acest material sau ma las bagubas?

 

Am facut si un montaj experimental cu primar 2x3.5 spire cu 5 conductori de Cu-Em de 1mm si secundar 2x 30 spire cu 2 conductori de Cu-Em de 1mm. Tensiunea pe secundar, fara filtraj, este de 2x150 Vca, dar nu am reusit sa scot un curent generos, deoarece la conectarea a 2 becuri cu incandescenta de 75W, tensiunea pe secundar devine 2x75Vca. Frecventa folosita a fost de 50kHz (sursa unui fost amplificator auto). Mentionez ca doar MES-FET-urile s-au incalzit, in rest totul OK ("rece") dupa o functionare de aprox 30 min.

 

Bobinarea infasurarii primare presupunea 2 spire, dar am mers pe siguranta spre a nu face artificii mai devreme de Revelion .

[teodoru]

Nu te lasa pagubas, foloseste un trafo din 2 E-uri special construite pentru asa ceva.

Torul din filtrele de inalta frecventa asta fac: blocheaza curentii de inalta frecventa sa intre in retea, deci exact ce nu-ti trebuie tie.

Si inca ceva: pentru curenti mari, in secundar trebuie sa folosesti mai multe fire de sarma in paralel..... (cu cat frecventa e mai mare cu atat densitatea de curent pe mm este mai mica).

Succes

Editat Octombrie 13, 2014 de teodoru

[jack_roby2008]

Nu te lasa pagubas, foloseste un trafo din 2 E-uri special construite pentru asa ceva.

Torul din filtrele de inalta frecventa asta fac: blocheaza curentii de inalta frecventa sa intre in retea, deci exact ce nu-ti trebuie tie.

Si inca ceva: pentru curenti mari, in secundar trebuie sa folosesti mai multe fire de sarma in paralel..... (cu cat frecventa e mai mare cu atat densitatea de curent pe mm este mai mica).

Succes

 

Conform spuselor am achizitionat degeaba ( sau din prostie ) acele toruri si astfel imi raspund singur la fenomenul de scadere al tensiunii pe secundarul trafo la conectarea sarcinii.

 

Incerc sa evit trafo tip E si voi incerca tot pe toroid, dar de data asta material 3F3, care este recomandat pt SMPS.

[smilex]

Daca traful functioneaza rece in gol, explicatia injumatatirii tensiunii este in alta parte. Recomand citirea tensiunii redresata si filtrata, cu o mica sarcina fata de o sarcina de putere. Astfel vezi diferenta. Daca miezul cauzeaza pierderi, acestea se regasesc prin putere disipata, deci caldura, iar cele mai mari pierderi in miez sunt in gol. Poate pui si o schema (completa si reala) cu ce ai facut.

Daca tot achizitionezi un alt tor, la 50kHz 3c90 e mai bun decat 3f3. Trebuie sa fie izolat sau sa-l izolezi cu banda (pvc?) ca sa poti bobina peste el. Daca are muchii, trebuie finisat cu smirghel ca sa nu "taie" izolatia aplicata si emailul conductorului.

[nel65]

_{salutare,postez aici pentru ca am nevoie de niste sfaturi si cred ca se potriveste cel mai bine in acest topic}

 

 

Scopul:

Realizarea unei surse in comutatie _SEMIPUNTE_cu :

-Usec = 28V

-I sec =limitat cu feedback la max 60A

-Upri(min)=140V

-Upri(max)=170V

-Frecventa trafo=50khz

-Dmax=0.48

-trafo EE65 => S=530mm2_ 3C90

-B=0.15T

Aceasta va folosi la incarcarea unui banc de baterii de 24V cu o capacitate de 800Ah.

Am ales intentionat un curent maxim de incarcare mai mic de 10% din capacitatea bancului,respectiv de 60A in loc de 80A.

 

 

Ton max=T x Dmax=20us x 0.48=9.6 us

Np= 140 x 9.6 / 0.15 x 530=17 spire in primar

 

Puterea maxima livrata de secundar va fi de 28V x 60A=1680W

La o densitate de 3A/ mm2 ,avem 60/3=20 mm2 sectiune secundar

Cu un randament de cel putin 90% rezulta o putere absorbita in primar de 1866W,rotunjit la 1900w

 

Curentul primar Ip max la tensiunea minima de 140V, va fi:

Ip max =1900 W / 140 V=13.57A.Consider Ip max =14A

 

Tot cu 3A/ mm2 ,rezulta / 14/3=4.7 mm2 sectiune primar

 

SECUNDARUL

 

Usec= Uout max/2Dmax=28V +2v (pierderi pe diode)/0.96=30/0.96=31.25V

 

Deci Usec=31V

 

Nsec=Usec x Np/Uin min =31 x 17/140=3.76 sp Nsec =2 x 4 sp

 

Inductanta de iesire

 

Ton min=T/2 x Umin /Umax=10x140/170=8.23 us

Toff max=10-8.23=1.77 us

?I=0.2 x Imax=0.2 x 60=12

L= Uout x Toff max/ ?I=28 x 1.77/12=49.56/12= 4.13 uH

 

 

Intrebare intrebatoare:CE AM GRESIT PANA AICI?.Pentru ca mi se pare prea mica inductanta de iesire .Stiu ca la invertoarele de sudura are cam 10 -15 uH la un current sensibil mai mare

 

In privinta materialului inductantei ,aleg -26 sau -52 ,dar nu stiu ce marime minima.

 

De asemenea ,calculele de mai sus de inductanta ,sunt in ordine?

Editat Decembrie 10, 2014 de nel65

[nel65]

Ca de obicei,salvez postul tau (si nu numai) si iau pe indelete.

Mersi .

 

Referitor la tor ,ce tip ar fi bun?

De asemenea ,buba cea mai importanta ,compensarea ,habar n-am ,nici nu stiu ce date sunt necesare ,stiu doar ca de ea depinde stabilitatea sursei.

Pe limba mea ,sa nu caraie sursa pe intregul domeniu de curent de iesire

Poti sa ma ajuti in acest sens?

Editat Decembrie 10, 2014 de nel65